解析軟件定義電源未來的潛力

　　現代化生活方式和工作模式日益依賴存儲、訪問、處理和分享數據。我們能夠通過智能數字設備隨意創建內容，并且通過互聯網立即發布。當然，現代企業是在線數據的龐大用戶，政府機構則負責維護公共服務安全并且改善服務提供的質量。

　　根據來自思科（Cisco）的資料，到2018年數據中心流量將會超過8.6 澤字節（Zettabytes），而且，移動數據流量的增長速度更會超過固定的IP流量，日后5G技術的采用還將加速這一發展趨勢。

　　隨著物聯網變為萬聯網（Internet of Everything），而且包括移動在內的更多生活方面日益變為電子方式管理，因此我們對于數據的依賴性一定會越來越強。自動駕駛汽車將會帶來空前的數據收集、分析、分享和存儲需求，特別是眾多車輛和高速公路傳感器會從不同的角度監視相同的事件。我們可以想像一下，未來世界將會有數萬億傳感器持續不斷收集和傳遞數據。而且，一些急性子的消費者和實時服務（比如智能駕駛）將要求即時響應，這進一步加劇了對于基礎設施的壓力。

　　圖1：萬聯網（Internet of Everything）正在滲透幾乎每一種應用，帶來一個擁有數萬億個傳感器的持續收集、分享和分析數據的未來世界。

　　許多企業正在努力跟進永無止境增長的數據處理、計算和存儲需求，同時還要努力控制運營成本。使得事情更糟的是，我們在生活的各個方面對于數據服務的依賴性日益增長，這意味著任何服務中斷的后果變得更加嚴重。網絡和數據中心是整個世界的現代化生活的基礎，當然必需保持最高的可靠性和最大化的正常運行時間。

　　值得一提的是，這些預測所提到的海量傳感器并非全部都是用于增強現已十分舒適的生活方式：一些業界支持的活動，比如萬億傳感器峰會（TSensors Summit） ，向人們展示上萬億聯網傳感器將如何被用于幫助世界上最貧困地區應對食物、能源、水、衛生健康和教育短缺的問題。

　　對能源的需求

　　對于現今的數據服務供應商來說，最大的運營成本就是來自于給計算機持續提供能源使其保持正常運行。數據中心運營商知道，在三年的典型服務器使用壽命周期內，給一臺服務器供電所需的費用比購買整套硬件本身的費用還要高。另外，為了保持推薦的工作溫度而使用空調等措施的費用，也占據了運營成本很大的一部分。運營商積極降低這些成本費用，以致于他們有意在斯堪的納維亞半島和美國北部等地區建立運營裝置，這些地區氣候寒冷，而且附近有水力發電等低成本的可靠能源。

　　現代化生活的始終連接特性，意味著對于數據基礎架構的需求是極其動態的。例如，社交媒體能夠對實時發生的世界事件做出實時響應，比如自然災害或政治危機，甚至重大的體育賽事，這將導致突發猛增的數據傳輸流量?；A架構需要在所有條件下以最佳效率來運行，并且處理好從最小到最大活動性的快速轉換，而不影響服務的可用性。自適應電源管理是這個世界滿足未來數據需求的必不可少的要素。

　　轉向軟件定義電源

　　數據中心架構師已經成功地使用虛擬化技術來提高服務器的使用率，從而幫助降低大型設備成本和為閑置服務器供電的成本。虛擬化技術使得計算架構變成軟件可定義的。與此同時，電源設計也有進展。

　　許多數據中心和網絡基礎架構運營商正在從相對缺少靈活性的模擬技術轉向數字電源，后者具有更強的適應性，可確保最佳的效率。然而，有些人仍然以看待模擬前期產品差不多的眼光來看待數字轉換器，這樣就存在著這些數字轉換器只能發揮一小部分潛能的風險，無法有效地提升效率和降低運營成本。對電源架構來說，下一個合理的發展是變成為軟件定義的架構以充分利用數字電源的適應性，并且引入軟件控制方法，根據運營情況的變化持續管理電源。

　　對于電源設計和開發人員，以及數據中心運營商來說，軟件定義的電源架構均具有潛在的好處，在軟件級改變設計的能力，有望消除硬件設計的風險，并且在未來加快完成項目的速度。幸運地，我們可以快速、輕易地實施從模擬電源架構向軟件定義電源的轉變，無需開發新的技術或設計IP。

　　在實際使用中，軟件定義的電源架構將能夠應對數據中心設計人員和運營商面臨的諸多挑戰，考慮到由于半導體工藝的變化而引致各個電路板之間存在微小差異，數字電源架構已經允許通過精細調節中間總線和負載點輸出電壓以優化運營效率，還可補償溫度變化的影響。通過軟件處理這類調整可以提供寶貴的總體效率提升，然而這僅僅是實現的改進中的一小部分。軟件定義的電源架構還可以實現更進一步的顯著效率提升，并且幫助改善其它性能參數，比如可靠性和正常工作時間，方法可以是減小低需求期間對電源的應力，并且實施預見性維護。此外，軟件定義的電源架構可以通過激活或禁用電源來實現快速適應以滿足需求，并且通過調節系統電壓來獲得最佳的效率。

　　現今的處理器使用自適應電壓調節（Adaptive Voltage Scaling， AVS）技術，根據處理負載來自動調節電源需求。在輕負載情況下，可以將電源電壓和運作頻率減少到執行任務所需的最小值。最新1.3版本PMBus標準已經加入了支持自適應電壓調節總線（Adaptive Voltage Scaling Bus， AVSBus）的要求。1.3版本PMBus標準是開放式標準協議，用于電源設備之間的通信。除了先前可用的PMBus指令之外，AVSBus支持也允許處理器自動調節到合適的POL輸出電壓，提供了另一個十分有效的工具。